Desenredando el hilo digital: El plan de Siemens PLM para manufactura inteligente

Estrategia de Siemens PLM: hilo digital desde concepto hasta rendimiento en campo

Siemens PLM tiene una estrategia para reinventar la manufactura hilando información digital desde el concepto, a través del diseño hasta monitorizar el rendimiento en el campo. Es fácil confundirse sobre qué significa todo esto, pero algunos ejemplos y definiciones concretas ayudan a explicarlo todo.

INDIANAPOLIS — Hay mucha charla sobre digitalización en manufactura. Siemens PLM no está solo en discutir gemelos digitales e hilos, computación en la nube, big data, Internet Industrial de las Cosas, y manufactura ágil.

Se puede perdonar si parece un poco nebuloso —el puro alcance de la tarea significa que es difícil asirlo.

Cada empresa ofrece su propia visión. Los límites se desplazan río arriba y abajo a medida que empresas PLM compran o construyen nuevas capacidades. El objetivo parece ser ofrecer, tanto como sea posible, compra en un solo lugar a cualquier cliente potencial. Siemens PLM ciertamente está tomando ese enfoque, tanto a gran escala como pequeña. Ambos estaban en exhibición en la conferencia 2017 Siemens PLM Connections, celebrada en Indianápolis en mayo de 2017.

En particular, una discusión y demostración hicieron que todo el ruido pareciera, bueno, menos ruido y más real.

Panorama general: Hilos digitales y gemelos

"Hay una serie de tecnologías habilitadoras que están cambiando la forma en que piensas sobre el gemelo digital", dijo el CEO de Siemens PLM Tony Hemmelgarn, hablando en un discurso de apertura en la conferencia. El concepto de gemelo digital es una representación computacional de cualquier activo físico que se actualiza constantemente con datos de una variedad de fuentes. Su propósito apunta a mantenimiento, reparaciones, actualizaciones y diseños futuros.

Aunque el concepto pudo haber empezado con un producto (un motor de avión de hecho), Hemmelgarn enfatizó que los gemelos digitales también podrían reflejar tanto procesos de producción como modelos de rendimiento —de casi cualquier cosa.

Puso las tecnologías habilitadoras clave en tres categorías, lo que tuvo mucho sentido para mí y me ayudó a entender cómo todo esto podría funcionar. La esencia de su mensaje era simple: herramientas para Ideación, Realización y Utilización.

Ideación. Estas son herramientas existentes y emergentes para dar vida a los productos, en palabras de Hemmelgarn, a través de la fase de I+D y diseño. Estas incluyen tecnología de diseño generativo, una frase de moda que comprende tanto simulación CAE como técnicas de optimización que dejan que las computadoras hagan parte del trabajo de diseño. La optimización incluye optimización topológica y de forma así como optimización multidisciplinaria, o MDO. MDO será crítico en que cualquier producto hoy y en el futuro es tanto inteligente, significando mucho software, y compuesto de sistemas mecánicos, eléctricos y mecatrónicos. La reciente compra de Mentor Graphics, la empresa de diseño eléctrico, muestra que Siemens está pensando en esta convergencia de disciplinas dispares.

Realización. Este es el paquete de herramientas usadas para realmente hacer el producto. Una herramienta emocionante y emergente es la manufactura aditiva, pero también hay mucho ocurriendo en robótica avanzada e incluso machine learning. Técnicas de machine learning podrían ayudar a fabricantes a optimizar planificación y toma de decisiones, como gestión de cadena de suministro e incluso uso de electricidad, según la empresa. Combinar manufactura aditiva con robótica es la clave para piezas más grandes, y no hay escasez de buenas ideas en esta área tampoco.

Utilización. Aquí es donde converge el verdadero valor de analítica de big data, tecnología cloud y automatización del conocimiento. Recopilar datos a través de la nube y luego automatizar cómo se extrae el conocimiento del ruido aplicando técnicas emergentes de big data fue otro de sus temas.

Lo que podría hacer único a Siemens PLM es que su matriz, Siemens AG, es uno de los conglomerados industriales más grandes del mundo. Suministra motores de turbina de gas, equipos de manufactura y automatización, así como software de gestión de operaciones de manufactura. En su vista, puede probar técnicas prácticas en situaciones demandantes, proporcionando tanto un laboratorio como credibilidad.

También parece dejarles pensar en una moda verdaderamente end-to-end. Mientras reconoce que hay un número de proveedores tanto para Ideación como para Utilización, "muchos pierden la parte del medio", dijo Hemmelgarn. "Alguien tiene que hacerlo y construirlo. Nosotros hacemos cosas y usamos nuestro propio software haciéndolo y aprendemos mucho haciéndolo." La Siemens Digital Enterprise Suite es el resultado. Cubre nueve áreas de segmento diferentes de lo que, en su opinión, una entidad de manufactura necesita emplear.

Direcciones futuras de manufactura

Uno de los insights clave que el CEO Hemmelgarn enfatizó fue que los gemelos digitales vienen de tres formas, en algunos aspectos coincidiendo con las tres palabras clave que usó para organizar su charla. Uno es el gemelo digital de producto, coincidiendo con herramientas de Ideación. Otro es el gemelo digital de producción, el proceso de producción usado para hacer el producto y coincide con Realización. El tercero es el gemelo digital de rendimiento, coincidiendo con el conjunto de big data y analítica bajo utilización.

El equipo de Siemens también proporcionó un ejemplo tangible de estas herramientas usadas para ayudar a One Aviation, un fabricante de pequeños aviones de aviación general, incluyendo un jet muy ligero de doble motor, o VLJ, llamado Eclipse EA500 y variantes. El CEO y fundador de One Aviation, Alan Klapmeir, se unió a Jim Rusk, el director de tecnología y vicepresidente senior de Siemens PLM. Klapmeir enfatizó la importancia de los tres gemelos digitales en la empresa aeronáutica, y cómo mantener los gemelos digitales les permitió planificar mejor para futuras actualizaciones.

La pareja pasó por todos los pasos necesarios para cambiar el diseño del Eclipse básico a una versión más grande llamada Eclipse Canada. Un punto clave sobre casi cualquier vehículo de transporte, coche o avión, es qué tan inteligente tiene que ser y cuánta electrónica y cableado necesita ser incluido. De hecho, Hemmelgarn aludió al hecho de que su compra de Mentor Graphics fue impulsada por clientes demandando que productos de Mentor Graphics, especialmente diseño de mazos de cables, sean compatibles con tanto Teamcenter como su paquete CAD NX.

Un número de herramientas de software se usaron para construir y mantener gemelos digitales para producto, proceso y rendimiento. La demostración incluyó simulación de flujo de aire alrededor de trenes de aterrizaje a programar un robot que construiría el avión, con otros robots que inspeccionarían sonicamente paneles de fibra de carbono. Incluso hubo una demostración de un dispositivo de manufactura aditiva Stratasys conectado a un robot que construyó un prototipo de cono de nariz para evaluación en el Eclipse Canada.

No que nadie esté limitado a usar solo herramientas de Siemens. Hemmelgarn enfatizó que cualquier producto individual de Siemens puede no ser la solución preferida, y a veces no lo es. La idea clave para llevar es que aquí hay al menos una versión de cómo dar sentido a este paradigma emergente para manufactura.